Question

8．能源在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位．有人說能源相當(dāng)于城市的血液，它驅(qū)動(dòng)著城市的運(yùn)轉(zhuǎn)．

（1）①丙烷（C₃H₈）常用作運(yùn)動(dòng)會火炬的燃料，右圖是一定量丙烷完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖1（圖中括號內(nèi)“+”或“-”未標(biāo)注），寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol．
②二甲醚（CH₃OCH₃）作為一種新型燃料，應(yīng)用前景廣闊．1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水放出1455kJ熱量．若1mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水共放出1645kJ熱量，則混合氣體中，丙烷和二甲醚的物質(zhì)的量之比為1：3．
③汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)計(jì)下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g），已知該反應(yīng)的△H＞0，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)否；該反應(yīng)是焓增，熵減的反應(yīng)，根據(jù)△H-T•△S＞0，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行．
（2）蓋斯定律認(rèn)為：不管化學(xué)過程是一步完成或分?jǐn)?shù)步完成，整個(gè)過程的總熱效應(yīng)相同．試運(yùn)用蓋斯定律回答下列問題：
①反應(yīng)A+B→C（△H＜0）分兩步進(jìn)行：①A+B→X（△H＞0），②X→C（△H＜0）．下列示意圖2中，能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是d（填字母）．
②已知：H₂O（g）=H₂O （l）△H₁=-Q₁kJ/mol
C₂H₅OH（g）=C₂H₅OH （l）△H₂=-Q₂kJ/mol
C₂H₅OH （g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃kJ/mol
若使23g液態(tài)無水酒精完全燃燒，并恢復(fù)到室溫，則整個(gè)過程中放出的熱量為0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

Answer 1

分析 （1）①分析圖象得到生成1mol水的焓變△H=-553.75KJ/mol，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，注意物質(zhì)聚集狀態(tài)，對應(yīng)量下的焓變；
②依據(jù)熱化學(xué)方程式結(jié)合混合氣體物質(zhì)的量和放熱列式計(jì)算得到二甲醚和丙烷物質(zhì)的量之比；
③依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
（2）①根據(jù)物質(zhì)具有的能量進(jìn)行計(jì)算：△H=E（生成物的總能量）-E（反應(yīng)物的總能量），當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)放熱，當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)吸熱，以此解答該題
②依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式，23態(tài)無水酒精物質(zhì)的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol，結(jié)合熱化學(xué)方程式的意義來回答．

解答 解：（1）①丙烷完全燃燒生成CO₂和1mol H₂O（l）過程中的能量變化圖，反應(yīng)放熱△H=-553.75KJ/mol；則寫出的熱化學(xué)方程式為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol，故答案為：C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-2215.0 kJ/mol；
②1mol二甲醚完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水放出1455kJ熱量．若1mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水共放出1645kJ熱量，
設(shè)1mol混合氣體中二甲醚物質(zhì)的量x，丙烷物質(zhì)的量為1-x，C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）；△H₁=-2215.0 kJ/mol，得到丙烷燃燒放熱（1-x）2215KJ；依據(jù)條件得到：1645KJ-1455xKJ=（1-x）2215KJ，計(jì)算得到x=0.75，則混合丙烷物質(zhì)的量為0.25mol，則混合氣體中丙烷和二甲醚物質(zhì)的量之比=0.25：0.75=1：3，故答案為：1：3；
③2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應(yīng)的△H＞0，反應(yīng)是焓變增大，熵變減小的反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：否；該反應(yīng)是焓增，熵減的反應(yīng)，根據(jù)△H-T•△S＞0，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；
（2）①由反應(yīng) A+B→C（△H＜0）分兩步進(jìn)行 ①A+B→X （△H＞0）②X→C（△H＜0）可以看出，A+B→C（△H＜0）是放熱反應(yīng)，A和B的能量之和大于C，由①A+B→X （△H＞0）可知這步反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，X→C（△H＜0）是放熱反應(yīng)，故X的能量大于A+B；A+B的能量大于C；X 的能量大于C，圖象d符合，
故選d．
②a、H₂O（g）═H₂O（l）△H₁=-Q₁ kJ/mol
b、C₂H₅OH（g）═C₂H₅OH（l）△H₂=-Q₂ kJ/mol
c、C₂H₅OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-Q₃ kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算c-3a+b得到，C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol，23態(tài)無水酒精物質(zhì)的量=$\frac{23g}{46g/mol}$=0.5mol完全燃燒，生成氣態(tài)CO₂和液態(tài)H₂O的熱化學(xué)方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₃=-（ Q₃-3Q₁+Q₂） kJ/mol；
故答案為：0.5（Q₃-Q₂+3Q₁）．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)與能量、物質(zhì)穩(wěn)定性的判斷，題目難度中等，注意把握蓋斯定律的含義及其應(yīng)用方法．